預應力混凝土路面在路橋施工中的應用探究

李學志

摘要：應力技術經過幾十年的工程實踐和不斷研究，已發展成為一項比較成熟的工程技術，其原理廣泛應用于房屋建筑、橋梁工程等結構領域。預應力混凝土路面具有很多傳統的混凝土路面無法比擬的優點，加之近代預應力技術有了新的發展，為改善傳統路面的不足，適應交通運輸的發展，有必要開展特殊混凝土路面的研究工作。預應力混凝土路面是一種預先加入預應力增加受拉強度的路面。它的長期使用性能明顯比其它的混凝土路面好，并且，因為板長長、接縫少，改善了行車穩定性。

關鍵詞：預應力混凝土;路橋施工;應用

引言

預應力混凝土是為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現，充分利用高強度鋼筋及高強度混凝土，設法在混凝土結構或構件承受使用荷載前，通過施加外力，使得構件受到的拉應力減小，甚至處于壓應力狀態下的混凝土構件。目前各國修建的橋梁大多數是預應力混凝土結構，預應力還作為施工方法被廣泛的應用。隨著我國橋梁建設事業的迅猛發展，預應力混凝土結構必將更加被普遍的應用到各種形式的結構中，尤其是在公路橋梁的建設中應用的將更為廣泛。

一、預應力混凝土路面類型

據現有資料，國外做法大致可將預應力路面分為兩大類：單獨型板的路面和連續型板的路面。單獨型路面就是配置一定數量的預應力鋼筋，由間隔較長的膨脹縫，相隔離的路面組成。按施加預應力的先后次序又可分為先張法和后張法兩種。這與房屋橋梁上的做法相同，一般多采用后張法。連續型路面就是無筋路面，因無膨脹縫而得名，這種路面可以做得很長，按照施加預應力的方法可發為千斤頂加力和白加應力。千斤頂加力是一般在兩個固定的錨固端問，澆筑混凝土，并留有空隙放置加力千斤頂，待混凝土硬化達到規定強度后，用千斤頂從兩端加力，達到規定壓力時，將兩端空隙封閉。自應力路面不用千斤頂加力，而是選用膨脹水泥，混凝土硬化，體積增大，由于兩端受有約束而使混凝土自動產生內壓應力。一般認為，“單獨型”板的路面要好于連續型板的路面。主要原因是扣除路基摩阻后的預應力在有膨脹縫路面中幾乎保持常量，而在連續型板中，板不能自由膨脹，且又很長，從而使其應力隨外界溫度、濕度變化很大，很難對所需的預應力進行估計。因此，工程上多采用“單獨型”路面。連續型路面還處于研究、試驗階段，實際應用不多。

二、預應力混凝土路面的優點和缺點

（一）預應力混凝土路面的優點

與普通的混凝土路面相比，預應力混凝土路面構具有如下幾個方面的優點：第一，預應力混凝土路面可以有效改善使用階段的性能。第二，預應力混凝土路面可以有效增強卸載后的恢復能力。第三，預應力混凝土路面可以有效提高鋼筋的耐疲勞強度。第四，預應力混凝土路面可以對結構的內力進行合理的調整。

（二）預應力混凝土路面的缺點

與普通的混凝土路面相比，預應力混凝土路面具有如下幾個方面的缺點：第一，預應力混凝土路面的施工工藝比較復雜，而且對施工質量的要求也比較高，因而對施工人員的要求也比較高。第二，預應力混凝土路面的施工需要有一定的專門設備，比如張拉機具和灌漿設備等。第三，預應力混凝土路面的成本費用較大，對于構件數量少的工程，不是特別的經濟劃算。

三、混凝土質量控制

（一）加強對材料的質量和性能的控制

材料的質量和性能是直接影響工程質量的主要因素，主要材料為碎石，水泥、添加劑等。混凝土拌合料中用的骨料按其粒徑大小分為細骨料和粗骨料兩種，混凝十用的粗骨料，其最大顆粒粒徑不得超過構件截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小間距的3/4，同時考慮到預拌混凝土泵送的特點，最好將石子的最大粒徑控制在標準之內。水泥的品種及質量是控制混凝土強度的關鍵之一，根據設計要求選用符合要求的水泥，水泥進場時應對其品種，級別、包裝或散裝倉號、出廠日期等進行檢查，并應對其強度、安定性及其他必要的性能指標進行復驗，其質量必須符合現行國家標準等規定。

（二）加強配合比的確定

影響混凝質量的一個重要因素是混合料的拌和質量，即配合比的確定，施工配合比應根據設計的混凝土強度等級和質量檢驗以及混凝土施工和易性等要求確定。充分考慮工程項目的特點、氣候條件、混凝土輸送方式等因素進行配制。進入拌和機的砂石料必須準確過秤，磅秤使用前應檢查校正。澆筑混凝土時，應注意防止混凝土的分層離析，混凝土拌合物運至澆筑地點后，應立即澆筑入模，混凝土由料斗，漏斗內卸出進行澆筑混凝土的高度不得超過2m。混凝土的振搗應由使用功率不小于22kw的平板式振搗器，插入式振搗器和振動梁配套作業。澆筑混凝土應連續進行，如必須間歇時間宜縮短，應在前層混凝十凝結之前，將次層混凝土澆筑完畢。混凝土在澆筑及靜置過程中，應采取措施防止產生裂縫，混凝土因沉降及干縮產生的非結構性的表面裂縫，應在混凝土終凝前予以修整。

四、路橋梁預應力混凝土的體系結構

（一）先張預應力體系結構

先張預應力體系，是一種在構件預制過程中建立起來的預應力體系。預應力鋼筋在張拉時的狀態可直接觀察，但建立預加應力需要專門的臺座或支架。先張預應力體系所采用的預應力筋，般為高強粗鋼筋、鋼絲、鋼絞線等，按直線或折線線形布置。預應力鋼筋的錨固主要是靠其端段與混凝土之間的粘結力實現的，其錨固長度大小與混凝土強度和預應力鋼筋的種類有關。先張預應力鋼筋與混凝土的直接粘結作用，預應力鋼筋對混凝土結構的力的作用及其作為構件截面受力組成部分的作用，都是在預應力筋放張的同時形成的。這種直接粘結作用，更有利發揮預應力鋼筋的抗拉能力，限制混凝土裂縫發展。

（二）后張預應力體系結構

后張預應力體系是一種能夠在預制場或現場實現的預應力體系，后張預應力鋼筋可以采用高強粗鋼筋、鋼絲束J鋼絞線束等，按直線或曲線線形布置在預留的孔道內，預應力鋼筋的錨固主要靠專用的機械錨固裝置即錨具實現。由于后張預應力體系是在結構混凝土成型后開始建立的，不論結構采用現澆或預制施工方法、整體或節段成型方式，都是經過事先預設預應力鋼筋孔道、預埋錨具，然后再穿預應力筋、張拉的工藝過程，故對結構作用的基本特點都是相同的。

五、路基約束

任何混凝土板和其下的基層間都存在摩阻約束，該約束阻止板隨溫度、濕度的變化而移動。在預應力混凝土路面中，盡量減小該摩擦力是非常重要的，因為它是引起預應力損失的主要因素，同時它也決定著板的長度。盡管國外在這方面已經做了不少工作，但摩擦系數的大小仍難以確定。許多室內試驗所確定的摩擦系數都比現場的小，這是因為室內未能真實反映現場的狀況。為了減小摩擦，通常采用一層沙土覆蓋防水紙、砂和油毛銹或砂和聚乙烯薄膜。在這方面進行了許多嘗試，還有使用瀝青材料作滑動層的，但未見有成功報道，許多研究表明采用一薄層的同一粒徑的球形顆粒（砂、石屑等）對于減小摩擦效果很好，其作用如同滾珠軸承。

結束語

在進行預應力混凝土路面的結構設計和使用時，要加強對材料的質量和性能的控制，加強配合比的確定，這樣才能控制好混凝土質量，才能確保路橋預應力混凝土施工中的質量。預應力混凝土結構在公路橋梁工程的施工中應用的非常廣泛，但工程施工中也比較容易出現一系列的問題，只有采取相應的有效措施，做好各種施工預案，才能充分保障工程最終的順利施工。

參考文獻

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